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A energia pode ser armazenada em diferentes formas por várias implantações físicas, que têm diferentes características com respeito a eficiência de armazenagem, a taxa de transferência de energia e tamanho. Esses sistemas podem também incluir uma possível conversão de energia que consiste na mudança de uma forma de energia para outra. A armazenagem é usualmente temporária, durando por períodos de frações de segundos até dias ou anos, e pode ser para pequenas ou grandes quantidades de energia. O armazenamento é também um deslocamento do momento da transferência de energia da situação em que não há demanda e, então, a energia tem pouco valor, para a ocasião de maior demanda sendo, portanto, mais cara. É também muito importante considerar a máxima taxa de transferência de energia no processo de carregamento ou descarregamento, uma vez que o tamanho e as possíveis perdas são sensíveis ao valor da taxa. Sobre esse contexto, solucione a atividade a seguir. ATIVIDADE Um porta-aviões utiliza uma catapulta movida a vapor d’água para ajudar na decolagem de aviões. A catapulta pode ser modelada como um conjunto cilindro-pistão que apresenta pressão AULA ATIVIDADE ALUNO Termodinâmica média de operação igual a 1 250 kPa. Um avião, com massa de 17 500 kg, deve ser acelerado do repouso até 30 m/s. Determine o volume interno do conjunto cilindro-pistão necessário, sabendo que a catapulta participa com 30% da energia necessária para a decolagem.
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Patricia Barbosa

ano passado

Respostas

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ano passado

Para resolver essa questão, vamos seguir os passos necessários: 1. Calcular a energia cinética necessária para a decolagem do avião: A energia cinética (Ec) é dada pela fórmula: \[ Ec = \frac{1}{2} m v^2 \] onde: - \( m = 17.500 \, \text{kg} \) - \( v = 30 \, \text{m/s} \) Substituindo os valores: \[ Ec = \frac{1}{2} \times 17.500 \times (30)^2 = \frac{1}{2} \times 17.500 \times 900 = 7.875.000 \, \text{J} \] 2. Calcular a energia fornecida pela catapulta: A catapulta fornece 30% da energia necessária: \[ E_{catapulta} = 0,30 \times Ec = 0,30 \times 7.875.000 = 2.362.500 \, \text{J} \] 3. Calcular o volume do cilindro-pistão: A pressão média (P) é dada como 1.250 kPa, que é igual a \( 1.250.000 \, \text{Pa} \). A relação entre trabalho (W), pressão (P) e volume (V) é dada por: \[ W = P \times V \] Portanto, rearranjando para encontrar o volume: \[ V = \frac{W}{P} \] Substituindo os valores: \[ V = \frac{2.362.500}{1.250.000} = 1,89 \, \text{m}^3 \] Resposta: O volume interno do conjunto cilindro-pistão necessário é aproximadamente 1,89 m³.

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